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パルス電磁界を用いた体内小型医療デバイスの高精度位置推定システムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18376
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

チャカロタイ ジェドヴィスノプ  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 主任研究員 (30626883)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード電磁界パルス / 時間領域有限差分法 / 周波数分散特性 / 広帯域パルス電磁界 / 位置推定 / 電磁界解析 / パルス / 体内デバイス / 先進医療 / 広帯域
研究成果の概要

独自に開発した生体組織の複素誘電率の周波数分散特性を正確に考慮できる時間領域電磁界解析法を用いて、体内で伝搬する電磁界パルスの伝搬速度・波形ひずみ等を解析し、体内の小型デバイスの位置を高精度に推定できることを確認した。また、本手法を用いて人体近傍で用いることができる広帯域アンテナを新たに設計・製作し、実際に評価を行った。さらに、人体近傍アンテナから放射され、体内へ侵入する電磁界パルスのエネルギーが人体へ吸収される過程を時系列的に高精度で解析できる新たな手法を提案し、電磁界パルスに対する人体の安全性を考慮したシステム設計が行えるようにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果は、生体組織の分散特性を考慮できる広帯域電磁界解析手法を新たに提案して実際に実装した。この手法を用いることで、人体近傍・人体内広帯域アンテナの設計や広帯域パルス電磁界に対する人体ばく露評価等のみならず、地中レーダの解析、パルスを用いた医療イメージング等への様々な応用が考えられる。また、広帯域パルス電磁界に対する人体の過渡的な吸収エネルギーを解析可能にすることで、広帯域パルス電磁界に対する人体の安全性評価を行うことにつながる。さらに、体内医療デバイス位置の高精度な推定アルゴリズムを確立することで、超高齢化社会における医療サービスを向上させることができることに大きな社会的意義がある。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Analyses of Transient Energy Deposition in Biological Bodies Exposed to Electromagnetic Pulses Using Parameter Extraction Method2022

    • 著者名/発表者名
      Chakarothai Jerdvisanop、Fujii Katsumi、Suzuki Yukihisa、Shibayama Jun、Wake Kanako
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E105.B 号: 6 ページ: 694-706

    • DOI

      10.1587/transcom.2021ISI0003

    • NAID

      130008137493

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2022-06-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dosimetry of Various Human Bodies Exposed to Microwave Broadband Electromagnetic Pulses2021

    • 著者名/発表者名
      Chakarothai Jerdvisanop、Wake Kanako、Fujii Katsumi
    • 雑誌名

      Frontiers in Public Health

      巻: 9 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3389/fpubh.2021.725310

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超広帯域電磁界解析のための周波数依存性FDTD法2019

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイジェドヴィスノプ、和氣加奈子、渡辺聡一、陳強、澤谷邦男
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 和文論文C

      巻: J102-C ページ: 102-113

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GPUを用いた超並列計算による高速逆ラプラス変換及びProny法を適用した周波数分散性FDTDスキームの高速化に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      小内利仁、チャカロタイジェドヴィスノプ、キックアルフレード、鈴木敬久、柴山純
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 和文論文C

      巻: J102-C ページ: 156-160

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Dosimetry of Electromagnetic Pulse Exposures Using FDTD Method2018

    • 著者名/発表者名
      Chakarothai Jerdvisanop、Watanabe Soichi、Wake Kanako
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Antennas and Propagation

      巻: 66 号: 10 ページ: 5397-5408

    • DOI

      10.1109/tap.2018.2862344

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel FDTD Scheme for Analysis of Frequency-Dependent Medium Using Fast Inverse Laplace Transform and Prony’s Method2018

    • 著者名/発表者名
      Chakarothai Jerdvisanop
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Antennas and Propagation

      巻: 67 号: 9 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tap.2018.2878077

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FDTD Analyses of Anatomical Human Bodies Exposed to Broadband Electromagnetic Pulses2022

    • 著者名/発表者名
      Jerddvisanop Chakarothai, Kanako Wake, Katsumi Fujii
    • 学会等名
      BioEM 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Retrieval of Debye Parameters from Cole-Cole Model for Broadband FDTD Analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai, Katsumi Fujii
    • 学会等名
      2020 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速逆ラプラス変換とProny法を適用した広帯域時間領域電磁界解析及びその応用2020

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイジェドヴィスノプ, 藤井勝巳
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FILT及びProny法を用いた(FD)2TDスキームの並列化とパフォーマンス評価2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木敬久, 小内利仁, 柴山純, チャカロタイジェドヴィスノプ
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超広帯域FDTD法による人体近傍アンテナ設計2019

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイ ジェドヴィスノプ
    • 学会等名
      電子情報通信学会 アンテナ・伝搬研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Cole-Coleモデルに対するデバイパラメータの抽出2019

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイ ジェドヴィスノプ、藤井 勝巳
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Unified Approach for Treatment of Frequency-Dependent Materials in FDTD Method2019

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai, Katsumi Fujii
    • 学会等名
      2019 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] General Treatment of Material Dispersion in Time-Domain Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai
    • 学会等名
      Kolloquium der Abteilung 7 Temperatur und Synchrotronstrahlung at PTB, Germany
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An (FD)2TD approach for ultra-wideband analyses including biological bodies2019

    • 著者名/発表者名
      Jerdvisanop Chakarothai
    • 学会等名
      2019 Asia Pacific Radio Science Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Performance comparison between different schemes of the frequency dispersive FDTD under the GPU implementation2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihito Onai、Alfred Kik、Jerdvisanop Chakarothai、Yukihisa Suzuki、Jun Shibayama
    • 学会等名
      Progress in Electromagnetics Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超広帯域パルス電磁界に対する人体ばく露評価2018

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイジェドヴィスノプ、和氣加奈子、渡辺聡一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速逆ラプラス変換及びProny法を適用した周波数分散性FDTDアルゴリズムの並列化に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      小内利仁, チャカロタイジェドヴィスノプ, キックアルフレード, 鈴木敬久, 柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] FDTD法を用いた広帯域パルス電磁界の数値ドシメトリ2018

    • 著者名/発表者名
      チャカロタイ ジェドヴィスノプ
    • 学会等名
      東北大学 第601回伝送工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 電子情報通信学会「エレクトロニクスソサイエティ招待論文賞」を受賞

    • URL

      https://rri.nict.go.jp/news/20201027_award.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 2020 ISAP Best Paper Award

    • URL

      https://aer.nict.go.jp/news/20210330_award.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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